Werkstuk ANW Navigatie

Transcriptie

1 Werkstuk ANW Navigatie Werkstuk door een scholier 5070 woorden 30 maart ,6 35 keer beoordeeld Vak ANW Inhoudsopgave: Inleiding Hoofdstuk 1: De geschiedenis van de GPS Hoofdstuk 2: Hoe werkt de GPS? Hoofdstuk 3: Waarvoor kan je de GPS allemaal gebruiken? Hoofdstuk 4: Hoe nauwkeurig is de GPS? Hoofdstuk 5: Werkt de GPS overal? Hoofdstuk 6: Wat kunnen we in de toekomst van de GPS verwachten? Hoofdstuk 7: Galileo. Hoofdstuk 8: Andere navigatiemiddelen. Bronvermelding: Logboek: Hoofdstuk 1: De geschiedenis van de GPS Vanaf het begin dat de mens zich een beetje ging bezighouden met de verkenning van de aarde, zocht men al een manier, waardoor je je plaats kon bepalen op aarde. Vooral voor de zeevaarders was dit belangrijk. Toen waren de enige hulpmiddelen de sterrenen andere kleine methodes. Maar doordat de sterren niet altijd zichtbaar waren, wordt het toch behoorlijk moeilijk om te bepalen waar je positie op aarde was. Als je nog een beetje dicht bij de kust zat, was er wel een andere methode namelijk door markante punten op de wal, kon je, je positie ook wel ongeveer bepalen. In de Noordzee is het ook mogelijk om bodemmonsters te nemen en door het herkennen van bepaalde bodemtypen (soms zelfs door te proeven van de modder!) informatie over de plaats te vinden. In de 16de eeuw waren er maar een aantal primitieve navigatie instrumenten. Namelijk de magellan, die in 1519 uitvoer, bezat maar een aantal zeekaarten, blanke perkamenten en een aantal kompassen. James Cook(een engelse ontdekkingsreiziger) maakte velen reizen in de 18de eeuw en maakte daar ook gebruik van iets modernere navigatie apparatuur. Dit was namelijk de chronometer(uitgevonden door John harrison in 1762). Hiermee kon, met meting van de tijd, de longitude, de westelijke en oostelijke posities worden bepaald ten opzichte van een bepaald vast punt. Vroeger navigeerde men ook met nauwkeurige lengtegraadbepalingen dat pas in 1761 mogelijk werd, maar hier was het probleem dat de aarde draaide. Na deze navigatie technieken, was het een hele lange tijd stil rond het gebied van navigatie. Toen eenmaal de computer werd uitgevonden, werd er weer gewerkt aan navigatie. Vanaf de jaren 40 ging men voor het eerst elektronische apparatuur gebruiken. Decca en Loran waren een begin hiervan. Decca is een Pagina 1 van 10

2 navigatiesysteem dat werkt op basis van radiogolven en Loran een navigatiesysteem met een groot bereik en behoort net zoals Decca tot de hyperbolische navigatiesystemen, dat werd gebruikt voor de scheepvaart en kustnavigatie. Dit waren systemen met zenderketens die in kustwateren staan. Een groot nadeel van dit systeem is dat het bereik niet zo goed meer is voor de rest van de zee. Door vooruitgang van de micro-elektronica werd er in 1967 een systeem in gebruik genomen. Dit was het begin van het Global Position System. Vanaf 1967 is het systeem SATNAV( satellite navigation) in gebruik genomen. Het nadeel van dit systeem was alleen dat de satellieten in een relatief kleine baan om de aarde draaiden. Er waren toen ook nog niet zo veel satellieten de lucht in gelanceert, waardoor men niet goed een positie kon bepalen. Het begin van de GPS begon eigenlijk met de lancering van de Sputnik in Mensen realiseerden zich dat je door middel van satellieten, die in een bepaalde baan om de Aarde draaien, je positie op Aarde kunt bepalen. Het amerikaanse leger ging met deze vinding aan de gang, als ondersteuning voor Amerikaanse legereenheden bij het bepalen van hun positie. De eerste satelliet die gebruikt zou worden voor het systeem werd in 1974 gelanceerd en in een baan rond de Aarde gebracht. Officieel heeft het systeem de naam NAVSTAR(Navigation Satellite Timing and Ranging). Dit bestaat uit 3 delen, namelijk: 1) Space segment: Dit bestaat uit 21 satellieten en drie reserve satellieten. Deze satellieten worden ook wel aangeduid met SV van "Space Vehicle"(ruimtevaartuig). Ze draaien op een baan om de aarde op km, onder een hoek van 55 graden met een draai-periode om de aarde van 12 uur. De ruimte tussen de satellieten is zo opgesteld, dat op elk punt op aarde minimaal 4 satellieten zichtbaar zijn. 2) User segment: Dit zijn de GPS ontvangers op aarde. Dit user segment heeft niets te maken met het DoD. Deze user segment bestaat voornamelijk uit hardware en software die gebruikt wordt, dit zijn meestal stand-alone sets of geintergreerd in een ander geheel. 3) Control Segment: Dit zijn een aantal volgstations op aarde die onder andere allerlei parameters van de satellietbanen berekenen. Met deze parameters is het mogelijk op elk gunstig tijdstip de positie van de satellietbanen te berekenen. Dit is dus eigenlijk de officiële naam die het heeft gekregen van het Amerikaanse ministerie van justitie. In de 2e helft van de 70e jaren en aan het begin van de 80er jaren werd er verder gewerkt met het lanceren en testen van de satellieten. Er zijn door de jaren heen 24 satellieten de lucht in gelanceerd. In 1993 waren alle 24 satellieten beschikbaar. In het begin was het systeem alleen beschikbaar voor het amerikaanse leger. Later werd het ook voor civiel gebruik beschikbaar, alleen werd er Later een Probleem veronderstelt. Het systeem verzond namelijk verkeerde informatie. Dit om te voorkomen dat andere landen nauwkeurig gebruik konden maken van het systeem dat voor het Amerikaanse leger is ontworpen. Deze fouten zijn uit het signaal gehaald zodat iedereen uit heel de wereld gebruik kon maken van de GPS. Hierdoor kan je met de GPS wandelroutes volgen en sinds kort is er ook een navigatiesysteem voor in de auto, wat ook zeker erg handig is. Het Amerikaanse leger beheert het systeem overigens nog steeds. Hoofdstuk 2: Hoe werkt de GPS? Voor de bepaling van je plaats heb je minstens drie satellieten nodig. Deze zorgen ervoor dat er een driedimensionaal beeld gevormd kan worden ( Op het plaatje: A, B, C ). De GPS satellieten en ontvangers hebben een klok die de tijd heel nauwkeurig bepalen. GPS satellieten sturen signalen die tijdinformatie bevatten. De ontvanger kan hierdoor altijd precies meten hoeveel tijdverschil er tussen het uitzenden en het ontvangen van een signaal zit. Dat is nodig om de positie van de satelliet te bepalen. Op deze manier Pagina 2 van 10

3 kan jou GPS je positie in lengte en breedte bepalen. Waar de breedtegraden met de lengtegraden kruist, is jou positie. Als je ook nog wil weten op welke hoogte je zit heb je nog de positie van een vierde satelliet nodig ( Op het plaatje: D ) De atmosfeer kan vertraging veroorzaken waardoor de signalen van de satelliet later aankomen. Hiermee moet je dus rekening houden. Breedtegraden ten noorden van de evenaar worden aangegeven in graden, minuten en seconden noorderbreedte, en plaatsen ten zuiden van de evenaar in graden, minuten en seconden zuiderbreedte. Breedtegraden lopen van de evenaar, met een breedte van 0 graden, naar de noord- en zuidpool met een breedte van 90 graden. Lengtegraden ten oosten van de nul graden meridiaan worden aangegeven in graden, minuten en seconden oosterlengte, en lengtegraden ten westen van de nulmeridiaan worden aangegeven in graden, minuten en seconden westerlengte. De nul graden meridiaan loopt van de noordpool naar de zuidpool over het dorpje Greenwich in Engeland. De meridianen tellen naar het oosten en het westen tot 180 graden oosterlengte en 180 westerlengte. Precies aan de andere kant van de aarde als Greenwich, liggen de meridiaan van 180 graden oosterlengte en westerlengte over elkaar heen. Lengte- en breedtegraden kun je onderverdelen in minuten en seconden. Zo kan een positie met voldoende nauwkeurigheid worden aangegeven. De afstand tussen twee breedtegraden is ongeveer 110 kilometer. Iedere graad is opgedeeld in 60 minuten, en iedere minuut is weer opgedeeld in 60 seconden. De afstand tussen twee secondelijnen is dus ongeveer 30 meter. De GPS satellieten zijn in twee groepen te verdelen: * circumpolaire * geostationaire satellieten. De circumpolaire satellieten doen er ongeveer 11 uur over om één keer om de aarde te draaien. Ze cirkelen rond de polen van de aarde. Dus evenwijdig aan de meridianen. De geostationaire satellieten doen er 24 uur over om een omwenteling om de aarde te maken. De aarde zelf doet er even lang over om rond haar eigen as te draaien. De satellieten hangen in een evenwijdige baan met de evenaar en omdat de aarde en de geostationaire satellieten even lang over hun baan doen, lijkt het net alsof ze altijd op dezelfde plaats zijn. Hoofdstuk 3: Waarvoor kan je de GPS allemaal gebruiken? De GPS wordt het meest gebruikt als navigatiesysteem. Helaas is het kaartmateriaal niet altijd up-to-date omdat er altijd weer wegen veranderen, bijkomen of juist weggaan. Daardoor komt het soms voor dat er een rotonde niet wordt aangegeven op de kaart. In plaats daarvan is het meestal een normale kruising. Wandelaars of fietsers kunnen het navigatiesysteem vaak niet gebruiken. De fietspaden en bijna altijd de schelpenpaadjes staan niet in het kaartmateriaal te vinden. Vaak gebruiken zij het kompas op de GPS om hun route te vinden. Thuis in de computer kan je dan een wandelroute uitzetten, met een speciaal programma, en de coördinaten in de GPS zetten. Er zijn ook al allerlei routes te vinden op het internet. Dit is te vergelijken met een puzzeltocht. Vaak is het eerste coördinaat gegeven en is daar bij aankomst een voorwerp, bijv. een tegeltje onder een brug of een metalen plaatje op een boom, waar het volgende coördinaat opstaat. Het komt ook voor dat je coördinaten moet uitrekenen. Hier worden vaak fouten ingemaakt en blijft de tocht onopgelost. Als je wel bij het laatste punt terecht komt kan je daar een cache Pagina 3 van 10

4 zoeken. Dat is een koker of doos met vaak de naam of bijnaam van de maker erop, vaak zit er ook een schrift in waar je in kan schrijven wat je van de tocht vond. Ook kan je er spullen in vinden die je dan kan ruilen tegen iets dat je zelf bij je hebt. Verder kan de GPS ook gebruikt worden als een universele klok. De tijd kan gebruikt worden voor locatiebepaling, maar ook gewoon als klok. Hoofdstuk 4: Hoe nauwkeurig is de GPS? GPS is heel nauwkeurig, maar je moet er toch rekening mee houden dat de positie die door de ontvanger wordt aangegeven tussen de 1 en 25 meter afwijkt van de werkelijke positie. Een tijd geleden werd er besloten dat de GPS alleen echt nauwkeurig was voor militair gebruik. Om ervoor te zorgen dat de hoge nauwkeurigheid alleen voor militaire en andere speciale toepassingen beperkt bleef, werden de signalen voor civiele toepassingen gemodificeerd. Om de hoge nauwkeurigheid voor militaire te behouden gaven de bewuste satellieten dus aan civiele ontvangers niet hun echte positie door, maar een locatie die daar iets van afweek.dit werd gedaan door S/A, Selective Availability. Op deze manier ontstond de zogenaamde "Standard Positioning Service(SPS) with selective availability". Een particuliere gebruiker kon op deze manier bij de plaatsbepaling een nauwkeurigheid van 30 tot 100 meter bereiken. Als gevolg hiervan ontstond ook in de ontvanger een meetfout. De opgewekte fout veranderde langzaam en willekeurig. Slimme koppen hadden inmiddels een systeem ontwikkeld waarmee ze deze bewust doorgevoerde fout weer weggewerkt kon worden. Vanaf 2 mei 2000 is deze S/A dus ook uitgeschakeld, zodat nu ook met normale GPS-apparatuur de hoge nauwkeurigheid wordt bereikt. Wanneer de omstandigheden dat vragen kan de S/A weer ingeschakeld worden door de Amerikaanse militaire eigenaars van dit navigatiesysteem. Ook is het nu mogelijk om in gebieden met een oorlogsdreiging helemaal geen GPS signalen uit te zenden. Hoe meer satellieten de ontvanger kan ontvangen, hoe nauwkeuriger de positiebepaling. De klok in de GPS ontvanger is namelijk minder nauwkeurig dan de atoomklokken in de satellieten, maar door middel van wiskundige formules en het signaal van minimaal 4 satellieten kan de ontvanger de onnauwkeurigheid opheffen en de exact juiste tijd vaststellen. Hoofdstuk 5: Werkt de GPS overal? Het GPS systeem werkt met satellieten die een radiosignaal uitzenden naar de GPS. Dit radiosignaal heeft een zeer klein vermogen. Ongeveer tussen de 25 en 50 Watt. Als je dit gaat vergelijken met een aantal voorwerpen kom je erachter dat een magnetron ongeveer 850 Watt is en een stofzuiger al snel 1800 Watt dan is dat wel erg weinig. Verder is de frequentie van het signaal dat de satelliet stuurt erg hoog. Het signaal heeft een frequentie van 1575,42 MHz. Een radiosignaal is tussen de 88 MHz en 108 MHz. Behoorlijk hoog dus. Door dit lage vermogen en deze hoge frequentie kan het signaal van de GPS satellieten vaak niet worden ontvangen in een gebouw of onder de grond. De GPS werkt het beste als je in de buitenlucht staat. Ook al kan zelfs dat problemen met zich meebrengen. Het GPS signaal is zo zwak dat je soms zelfs geen ontvangst hebt in een dicht bos. Hoofdstuk 6: Wat kunnen we in de toekomst van de GPS verwachten? De GPS wordt echt door heel veel mensen gebruikt. Niet onterecht spreekt men wel van de GPS-revolutie. Veel mensen hadden gewoon niet verwacht dat er zoveel gebruik van zou worden gemaakt. Bijna wekelijks Pagina 4 van 10

5 is er nieuws over toepassingen en/of technieken. Het door de Verenigde Staten, met meer dan tien miljard dollars, gefinancierde GPS kent verspreid over de gehele wereld zeer veel gebruikers. De kosten bedragen ongeveer 400 miljoen dollar per jaar. Het toepassingsgebied is groot en de kosten voor de ontvangers zijn er niet direct, dus is er reden genoeg, dat er wordt verwacht dat er miloenen mensen gebruik van gaan maken. Er wordt dus vooral verwacht, dat het veel gaat worden gebruikt door civiel gebruik. Maar ongeveer vijftien procent van alle ontvangers zijn militaire uitvoeringen. In de toekomst zal het waarschijnlijk mogelijk worden om de auto, op de 'automatische piloot', over de snelweg te laten rijden zonder dat er een ongeluk gebeurt. De automatische piloot is dan overal op bedacht. Deze ontwikkeling is nu al bezig maar de uitvoering zal waarschijnlijk pas over een groot aantal jaren zijn. Als men het tenminste waard vindt om dit systeem aan te leggen en er veel gebruik van zal worden gemaakt. Een tijdje geleden was de EU bezig met het opzetten van ons eigen GPS systeem, genaamd het galileo systeem. Dit systeem zal dus alleen voor europa bedoeld zijn. De russen hebben intussen al een eigen GPS systeem voor een aantal jaren. Europa wilt een eigen GPS systeem, omdat Amerika er eigenlijk zo voor kan zorgen dat wij het GPS systeem niet meer kunnen gebruiken en wij met een grote onnauwkeurigheid zitten. Er wordt niet verwacht dat dit snel zou kunnen gebeuren, maar de kans bestaat als er oorlog komt, ze de knop zo overschakelen en wij een onnauwkeurig GPS systeem hebben. In vliegtuigen zal de GPS nooit als standaard gebruikt worden. De kans is namelijk weer groot dat er door Amerika een onnauwkeurigheid ontstaat en mensen niet meer kunnen vertrouwen op hun automatische piloot. Wat er kan gebeuren is, door een kleine onnauwkeurigheid land het vliegtuig 50 meter naast de baan en dat zal erg vervelend zijn. Voor de landbouw is de GPS nog best handig. Het kan namelijk worden gebruikt, om te bepalen welk deel van het land niet zo vruchtbaar is en welk deel wel. Dit alles wordt dan op een computer aangegeven, door middel van een kaart, waar je op kan zien welke delen wel en niet vruchtbaar zijn. Het wordt later misschien nog wel mogelijk, om via de GPS op de computer te zien op welk deel je koeien staan, zonder dus maar buiten te komen. Dan wordt dus eigenlijk al een groot deel voor je gedaan via de GPS. Er bestaat nu ook al een GPS voor op de fiets en in de auto. Erg praktisch natuurlijk. Zo hoef je dus niet heel de kaart te voorschijn te halen en te zoeken, hoe je precies moet rijden. In de krant stond ook nog een stukje over de ontwikkeling van de GPS, namelijk Europese concurrentie op komst (maart 2002) De Europese ministers van verkeer maken 450 miljoen euro vrij voor de ontwikkeling van het navigatiesysteem Galileo. De hoge kosten van het project en bezwaren van de Verenigde Staten hadden het besluit een jaar lang opgehouden. Voorstanders van het systeem hebben aangevoerd dat Galileo de Europese Unie onafhankelijker zal maken van het overigens vrij toegankelijke Amerikaanse Global Positioning System (GPS). Bovendien zou de ontwikkeling van Galileo voor werkgelegenheid zorgen. Maar het Amerikaanse ministerie van defensie, die de controle heeft over GPS, zou Galileo kunnen interfereren met GPS-signalen die in de toekomst gebruikt zullen worden voor militaire informatie. Duitsland, Nederland, Denemarken, Oostenrijk, Zweden en Groot-Brittannië hebben bezwaar gemaakt tegen de hoge kosten van het Europese navigatiesysteem, in totaal 3,6 miljard euro. Kort voor de Europese top eerder deze maand liet Duitsland echter zijn bezwaren vallen, omdat Galileo Pagina 5 van 10

6 aanzienlijke politieke, strategische en economische voordelen met zich mee zou brengen. Daardoor stemde dinsdag toch een meerderheid van de EU-lidstaten voor het plan. De Europese leiders willen een gezamenlijk bureau in het leven roepen om Galileo te ontwikkelen. Na 2003 kunnen particuliere bedrijven aan het project deelnemen. Het satellietsysteem zou in 2008 gereed moeten zijn. Hoofdstuk 7: Galileo. Zoals al in een ander hoofdstuk staat, is het Galileo-systeem, een navigatiesysteem dat gebouwd gaat worden door de Europese-Unie. Dit is als alternatief voor het Amerikaanse GPS systeem en het Russische GLONAS. Er wordt verwacht dat het systeem in 2008 klaar zal zijn. Dit systeem is, in tegenstelling tot het GPS systeem, bedoeld voor civiel gebruik. Het GPS systeem was namelijk in het begin alleen voor militair gebruik, zoals in een ander hoofdstuk stond. Het systeem is in enkele opzichte beter dan de GPS, namelijk: Het systeem is preciezer voor alle gebruikers. Betere dekking van satellietsignalen op hogere geografische breedten (met name de Scandinavische landen profiteren hiervan) In tijden van oorlog geen beperkingen van het systeem door de Amerikanen. Geschiedenis van Galileo Op 26 mei 2003 werd er toestemming gegeven, voor de start van het Galileo project, door de Europese unie en de Europeaan space agency( europees ruimtevaartorganisatie, ESA). Het Galileo systeem is genoemd naar de beroemde Galileo Galilei, een beroemd wiskundige. De eerste testsatelliet werd met succes op 28 december 2005 de lucht in gelanceerd vanaf een Russische lanceerbasis Baikonoer in Kazachstan. Voor het project is behoorlijk wat geld nodig. Het geschatte bedrag, bedraagt 3,4 miljard. De landen China, Israël en India doen ook mee aan het project en dragen daarbij aan, aan financiering en ontwikkeling. Er zijn ook een paar landen die nog moeten besreken of ze wel mee willen doen met het project. Deze landen zijn Canada, Brazilië en Australië. Er zit best een groot verschil tussen wat een land moet betalen. Een groot land, namelijk China moet veel meer betalen dan Nederland. Nederland betaald zo n 43 miljoen en China 230 miljoen. Het volledige systeem zal samengesteld zijn uit 30 satellieten, waarvan er 27 gebruiksklaar en 3 reserve. Het zal verdeeld worden over 3 cirkelvormige banen met een hoogte van 23616km. Het netwerk zal ondersteund worden door een wereldwijd netwerk van grondstations. De werking van het systeem verschilt iets van die van het GPS systeem. In plaats van drie satellieten voor de plaatsbepaling gebruikt worden er 4 gebruikt. Een ontvanger ontvangt tijdsignalen van de vier satellieten, deze signalen worden dan omgezet in afstanden en zo kan de plaats op aarde worden bepaald. Het systeem is heel betrouwbaar, omdat er een groot aantal satellieten zijn, de positie van de satellieten erg goed is verdeeld en er 3 reserve satellieten aanwezig zijn. Hoe nauwkeuriger de signalen zijn des te nauwkeuriger is de plaatsbepaling. Gelukkig zorgt Galileo daarvoor, de satellieten zullen atoomklokken bevatten met een nauwkeurigheid van één nanoseconde (10^-9 s), met 4 satellieten zal dit leiden tot een correct positiebepaling tot 1m. Wat ook anders is dan het GPS systeem, is dat het Galileo systeem bestaat uit 3 lagen en het GPS systeem niet. Laag 1: algemene (gratis) positiebepaling voor particulieren. Bijvoorbeeld bij het wandelen of varen. Pagina 6 van 10

7 Laag 2: het is extra betrouwbaar, voor bedrijven en systemen (treinen, vliegtuigen) die natuurlijk niet zonder plaatsbepaling mogen zitten. Laag 3: beveiligde laag voor Europese veiligheid. Hier bedoelt men de legers en overheden mee. Er worden 2 Galileo-controlecentra (GCC) gebouwd in Europa. 1 in Duitsland en 1 in Italië. In Duitsland komt hij in Oberpfaffenhofen, vlak bij Munchen. En de tweede komt in Fucino bij Rome. De hoofdvestigingen van Galileo komen in Toulouse(in het zuiden van Frankrijk) en in Londen. Er zullen 20 Galileo-sensorstations(GSS) worden verbonden via een netwerk met de GCC. Waar alle verzamelde gegevens op juistheid gecontroleerd zullen worden en waar de tijd van elke satelliet, zal worden vergeleken met de klok in het controlecentrum. Correcties, kunnen via 15 uplinkstations naar de satellieten worden verzonden. Galileo zal ook beschikken over tweewegcommunicatie tussen de satellieten en de grondstations, waarmee de ontvangen noodsignalen doorgestuurd kunnen worden. Het systeem kan (met gebruik van een speciale chip in het toestel) de locatie bepalen van de gebruiker en een bevestiging sturen dat hulp onderweg is. Waarom willen we een nieuw systeem: Er zijn verschillende redenen, waarom men een nieuw navigatie systeem heeft ontworpen. De sterkste is (momenteel) dat we dan onafhankelijk zijn van het Amerikaanse systeem. In een vorig hoofdstuk werd ook gezegd, dat het vervelend zou zijn als we nou oorlog zouden krijgen en de Amerikanen het systeem zo zou kunnen veranderen, waardoor het hier niet meer goed werkt. Dan zijn wij dus de pineut, want schepen, vliegtuigen, auto s, het leger en hulpdiensten maken allemaal gebruik van dit Amerikaanse systeem. Een andere reden is dat het GPS systeem, last heeft van problemen op grote hoogte en in bergachtige gebieden en dat het heel makkelijk te storen is. De voordelen van Galileo ten opzichte van GPS: Niet afhankelijk van één systeem Veel nauwkeurigere positiebepaling Iedereen kan gratis gebruik maken van dit systeem. Duidelijke waarschuwingen en een noodsysteem als het systeem slecht werkt, dit is erg belangrijk voor bijvoorbeeld vliegtuigen Volgens de EU zal het wetenschappelijke banen opleveren Het is een stap op weg naar het inhalen van de technologische achterstand van Europa op de VS Nadelen van Galileo: Het kost naar schatting 3,4 miljard Het GPS systeem is nauwkeurig tot op enkele meters, waarom dan een nog nauwkeuriger systeem? Omdat iedereen het kan gebruiken, kan iemand het ook tegen onszelf of de VS gebruiken Hoofdstuk 8: Andere navigatiemiddelen. In de navigatie zijn het belangrijkste probleem het bepalen van je eigen positie ten opzichte van het vertrekpunt en de bestemming. Daarbij moet natuurlijk rekening gehouden worden met de wind en andere omstandigheden die je onderweg tegen zou kunnen komen. De koers kan je bijvoorbeeld met een kompas worden controleren en je positie met een GPS systeem. Andere navigatiehulpmiddelen die gebruikt worden zijn de land- of zeekaart, de passer, parallelliniaal, en de chronometer. Vroeger werd voor het Pagina 7 van 10

8 bepalen van de hoogte van een hemellichaam ook van de Jacobsstaf, het astrolabium, later van het sextant en het octant gebruik gemaakt. Kompas: Een scheepskompas is een magnetisch kompas in een speciale uitvoering voor gebruik op een schip. Naast zulke traditionele kompassen worden ook gyrokompassen en moderne elektronische kompassen gebruikt. De laatste, die ook wel fluxgate-kompassen worden genoemd, maken ook gebruik van het magneetveld van de aarde en oriënteren zich dus, net als het gewone scheepskompas, op de magnetische pool en niet op de Noordpool. Log: Het log bestaat uit een plankje dat de vorm heeft van een cirkel. De boogkant was verzwaard met lood. Het plankje werd overboord gegooid en de loglijn liep uit. Door het aantal op vaste afstand op de loglijn bevestigde merktekens dat in 14 of 28 seconden uitliep, te tellen kon de snelheid van het schip berekend worden. Zandloper: Werd samen met de log gebruikt om de snelheid van het schip te bepalen. Kaarten: De zeekaart is natuurlijk onmisbaar in dit rijtje. Al eeuwen lang vervult deze trouw zijn taak. Op deze kaart stonden onder andere de diepten, vaargeulen en stromingen. Quadrant: Het quadrant is een navigatie-instrument in de vorm van kwart van een cirkel. Meestal is deze van hout of van brons gemaakt. Het quadrant werd met één rechthoekszijde gericht naar het hemellichaam, een schietlood gaf de gemeten hoek weer. Minder handig was het quadrant bij slecht weer, omdat de slingeringen van het schip ook het schietlood in beweging brengen. Davisquadrant: Het meten van de hoogte van de zon had als groot nadeel dat met de bovengenoemde instrumenten recht in de zon gekeken moest worden. Bij de Davisquadrant dit vermeden. Hij is verder hetzelfde. Passer: Om met een passer de afstand te bepalen gebruikten men een passer zonder potlood of pen, maar met twee pinnen. Door de afstand tussen de benen in te stellen op een bepaalde afstand volgens de schaal van een zeekaart kan de lengte van een bochtige route worden gemeten als een veelvoud van die afstand. Men doet dit door telkens de passer vanaf het volgende punt op de lijn te draaien en te tellen hoe vaak de passer wordt gedraaid. Parallel liniaal: Een parallelliniaal wordt gebruikt voor het uitzetten en verplaatsen van koersen op een zeekaart. Door het parallel verplaatsen van een op de zeekaart uitgezet te koerslijn, kan op de koers in graden worden afgelezen. De liniaal bestaat uit twee linialen die door twee parallel lopende, even lange verbindingsstrippen aan elkaar zijn verbonden. Daardoor blijven de twee linialen altijd evenwijdig aan elkaar. Jacobsstaf: De Jacobsstaf is in de 17e eeuw uitgevonden. Met een Jacobsstaf kan je de hoek van de zon ten opzichte van de horizon meten. Hiermee kan men tijdens navigatie op zee de breedtegraad vaststellen waarop men zich bevindt. Pagina 8 van 10

9 Het instrument bestaat uit een stok van ongeveer een meter lang waarop een schaalverdeling is aangebracht. Daarlangs kan je haaks een tweede stok kan schuiven. Je houdt het uiteinde van de jacobsstaf tegen je gezicht en kijkt om en om naar de horizon en naar het punt waarvan men de hoek of de hoogte wil meten te kijken. als de dwars geplaatste stok zo wordt geschoven dat deze precies tussen die twee punten lijkt te passen, leest men de schaalverdeling af. Deze is een maat voor de hoek. Om de hoogte van een gebouw te bepalen, moet ook de afstand tot de onderkant van het gebouw bekend zijn. Astrolabium: Een astrolabium is een toestel waarmee plaats en hoogte van een hemellichaam kan berekend worden als functie van de tijd. Het astrolabium was 1200 jaar lang het belangrijkste instrument voor de navigatie. Het astrolabium is uitgevonden in de 4e eeuw en werd in de 16e tot 18e eeuw langzaamaan vervangen door de octant en sextant. Dit instrument is waarschijnlijk een uitvinding van Hypatia van Alexandrië. Andere historici zouden de uitvinding toeschrijven aan Hipparchus. Hierdoor zou het instrument nog veel ouder worden. Een astrolabium is een gradenboog, verdeeld in vier kwadranten van een vast aantal graden. In de moderne meetkunde is dat 90 graden, hoewel de landmeting ook nog een systeem van 100 graden gebruikt. Een lijn door twee tegenoverliggende 0 -punten vormt de nullijn. Door de nullijn gelijk te leggen met de horizon kan je de hoogte in graden van de hemellichamen ten opzichte van de horizon af te lezen. Als hulpmiddel hiervoor heeft een astrolabium een arm (of wijzer) die draait over het midden van het astrolabium. Door deze arm te "richten" op een hemellichaam kan de hoogte makkelijk afgelezen worden. Planisfeer: Een planisfeer is een instrument dat bestaat uit 2 plastic of papieren schijven die in het midden aan elkaar vast zitten. Uit de bovenste schijf is een ovaal gat weggesneden of doorzichtig gemaakt. De onderste schijf bestaat uit een sterrenkaart. Door de 2 schijven ten opzichte van elkaar te draaien kan erop worden afgelezen welke sterren op welk uur van de nacht, op een bepaalde datum, te zien zijn. Het nadeel van een planisfeer is dat hij alleen geschikt is voor een bepaalde breedtegraad, dus voor paar graden noordelijker of zuidelijker moet je een andere planisfeer te gebruiken. Sextant en Octant: Een sextant is een navigatie-instrument waarmee de verticale hoek tussen een hemellichaam en de horizon wordt gemeten. Als de verticale hoek, de datum en het tijdstip van de dag bekend zijn, kan de breedtegraad waarop men zich bevindt worden berekend of in een tabel worden opgezocht. De meest nauwkeurige bepaling verkrijgt men door de zon te schieten om 12:00 uur lokale tijd, wanneer de zon zijn hoogste punt heeft bereikt. Twee verschillende personen vonden rond 1730 onafhankelijk van elkaar de sextant uit: John Hadley, een Engelse wiskundige en Thomas Godfrey, een Amerikaanse uitvinder. De schaal van de sextant is 1/6 van een cirkel dus 60. Dit verklaart de naam. De schaal van de octant is 1/8 van een cirkel dus 45. Doordat er met spiegels gewerkt werd, is de schaal op de gebogen rand van de sextant in 120 gedeeld (120 graden). Met behulp van een nonius die op de beweegbare arm is vastgemaakt kan tot op tienden nauwkeurig de hoek tussen horizon en hemellichaam bepaald worden. De octant was tot 1767 in gebruik en werd daarna snel vervangen door de sextant. Chronometer: Een chronometer is een apparaat waarvan de tijdsaanduiding voldoet aan de standaard van Pagina 9 van 10

10 nauwkeurigheid zoals deze is opgesteld door het COSC (Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres). Het wordt onder andere in de sport gebruikt, om de tijdsduur van sporters tijdens een wedstrijd, bijvoorbeeld de 100 meter, te bepalen. Vroeger werd het in de scheepsvaart gebruikt, om de lengteligging van het schip te bepalen. Er zijn elektrische en mechanische chronometers. Bronvermelding: emateriaal%2fverslagen.php%3fverslag_id%3d7577%26site%3d Pagina 10 van 10